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COSTA,A.A.F.; NUNES,L.D.
Persistência de Dados no MySQL com Arduino: Uma Proposta Utilizando MySQL Connector
/ Arduino
Data persistence in MySQL with Arduino: a Proposal Using MySQL Connector / Arduino
Alexandre Aprato Ferreira da Costaa*; Lucas Dornelles Nunesb
Universidade Norte do Paraná, Pós-Graduação Lato Sensu em Tecnologias para Aplicações Web.
b
Instituto Federal Farroupilha, Curso de Análise e Desenvolvimento de Sistemas.
*E-mail: [email protected]
a
Resumo
Frequentemente sistemas de automação desenvolvidos utilizando a plataforma Arduino fazem o armazenamento de dados em bases MySQL
através da utilização de um middleware. Tal metodologia, embora eficaz, necessita de aquisição e desenvolvimento tornando-se custosa e
onerosa. Este artigo apresenta uma proposta para a persistência de dados dispensando a camada intermediária, com objetivo de tonar essa
tarefa mais fácil e eficiente. Para o desenvolvimento do trabalho foram utilizadas tecnologias como Arduino Uno, Ethernet Shield e MySQL.
Concluiu-se que a utilização do sistema proposto é vantajosa ao tornar a tarefa de persistência de dados com Arduino em uma base MySQL
fácil e eficiente, poupando tempo e recursos.
Palavras-chave: Arduino. MySQL. Persistência de Dados.
Abstract
Frequently automation systems developed using the Arduino platform make data storage MySQL databases by using a middleware. Such
method, though effective, requires the acquisition and development making it costly and burdensome. This paper presents a proposal for data
persistence eliminating the intermediate layer, in order to behold this easy and efficient task. For the development of this work were used
technologies like Arduino Uno, Shield Ethernet and MySQL. It was concluded that the use of the proposed system is advantageous by making
the task of data persistence with Arduino on an easy and efficient MySQL database, saving time and resources.
Keywords: Arduino. MySQL. Data Persistence.
1 Introdução
a plataforma Arduino e um banco de dados MySQL, estando
Os estudos desenvolvidos em pesquisas que utilizam
a plataforma Arduino (ARDUINO, 2016) são divididos
em duas principais vertentes: Automação, para o controle
automático onde os mecanismos verificam seu próprio
funcionamento efetuando medições e introduzindo correções
sem a interferência humana (LACOMBE, 2004); e robótica,
para realização de tarefas com eficiência e precisão, até mesmo
onde a presença do homem se torna difícil (ROSÁRIO,
2010). Quando o assunto é automação, frequentemente estas
pesquisas fazem a utilização de banco de dados.
O foco desta pesquisa foi estudo dos recursos e tecnologias
disponíveis, e a identificação de qual é adequado para persistir
os dados com Arduino e MySQL, pois salvar os dados em um
banco de dados não só os preserva para posterior análise, mas
também significa que seu projeto pode alimentar dados para
aplicações mais complexas (BELL, 2015).
Assim a presente pesquisa teve como objetivo demonstrar
as metodologias amplamente empregadas no mercado e no
meio acadêmico, ou seja, por empresas e pesquisadores, de
forma a verificar que possibilidade ainda pode ser explorada
no sentido de desenvolver sistemas com maior facilidade.
Além de propor a comunicação entre uma aplicação utilizando
disponíveis para a implementação as ferramentas: Arduino
Rev. Cienc. Exatas Tecnol., v. 11, n. 11, p. 101-105, 2016
Uno R3, Ethernet Shield e o sistema gerenciador de banco de
dados MySQL.
2 Material e Métodos
Para o desenvolvimento da proposta foi utilizado
computador com o sistema operacional Linux Ubuntu versão
16.04.1 LTS, Arduino IDE versão 1.6.10, placa Arduino
UNO Rev3, Ethernet Shield W5100, sensor de umidade e
temperatura DHT11, MySQL versão 5.7.6 e a biblioteca
MySQL Connector/Arduino 1.1. A Figura 1 representa a
arquitetura desta proposta.
Figura 1: Arquitetura da Proposta
Fonte: O autor
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Persistência de Dados no MySQL com Arduino: Uma Proposta Utilizando MySQL Connector / Arduino
Como é possível visualizar, foi dispensado o uso de uma
camada intermediária, middleware, para realizar a persistência
dos valores adquiridos através do sensor DHT11 na base de
dados MySQL.
elétrica dos componentes da referida plataforma.
Figura 3: Ligação Elétrica
2.1 Base de dados
Primeiramente foi criada a base de dados e a tabela que
armazena a temperatura e umidade. O script para a criação do
banco de dados e da tabela pode ser visualizado na Figura 2.
Figura 2: Script para criação do banco e tabela
Fonte: O autor
Foi utilizada uma placa de ensaio, protoboard, para
facilitar as conexões, que por sua vez, foram feitas através
de alguns fios de ligação. Esta ligação foi feita da seguinte
Fonte: O autor
Através do script pode-se verificar que primeiramente é
criada a base de dados denominada Arduino. Na sequência é
criada a tabela com o nome Valores, que possui os campos:
id, humidade, temperatura. Respectivamente eles possuem a
função de armazenar: o identificador do registro, o valor de
umidade do ambiente e o valor de temperatura do ambiente.
2.2 Aquisição de dados
A plataforma de aquisição de dados é composta
basicamente do Arduino Uno, Ethernet Shield e do sensor
DHT11. Abaixo, na Figura 3, é possível visualizar a ligação
forma: a linha vermelha representa a ligação do sensor na
alimentação de 5V, a linha preta representa o GND (neutro),
enquanto o fio amarelo contém o sinal do sensor enviado para
o Arduino através do pino analógico dois.
3.3 Firmware
O firmware é o conjunto de instruções que fazem com
que sejam realizadas as leituras dos valores de temperatura e
umidade e, após, que estes sejam enviados a base de dados. A
Figura 4 exibe a primeira parte deste conjunto de instruções.
Figura 4: Bibliotecas e Declarações
Fonte: O autor.
O trecho acima corresponde à inclusão das bibliotecas,
declarações e inicialização de algumas variáveis.
O destaque é a inclusão das bibliotecas MySQL_
Connection.h e MySQL_Cursor.h. Também destaca-se as
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variáveis que contém o usuário do banco de dados, a senha
do usuário no banco de dados e a instrução para inserções
dos dados. Abaixo, na Figura 5, está a codificação da
função setup( ).
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Figura 5: Código do Setup ( )
Fonte: O autor.
Este segundo trecho inclui a inicialização da porta serial,
da rede, do sensor de temperatura e é feita a conexão com o
banco de dados. O próximo trecho, Figura 6, corresponde a
codificação da função loop( ).
Figura 6: Código do Loop ( )
Fonte: O autor.
No loop( ), primeiramente vai ser feita a leitura dos valores
de temperatura e umidade, e criada uma instância da classe
MySQL_Cursor. Após, os valores de temperatura e humidade
são convertidos em um vetor de caracteres e é retornado o
ponteiro desta string. Na sequência, todos estes valores são
montados em uma string única e a instrução resultante é
executada. Por fim, é realizada a exclusão do cursor e feita e
liberação da memória utilizada.
3 Resultados e Discussão
3.1 Plataforma Arduino
Arduino é o nome dado ao projeto que teve início na
Itália no ano de 2005 e consiste basicamente em placas de
controle de entrada e saída baseadas no microcontrolador
Atmel AVR. É uma plataforma de prototipação eletrônica de
código-aberto, flexível, e de fácil utilização tanto em nível
de hardware quanto em software (ARDUINO, 2016). Esta
plataforma possui vários modelos de placas, e o que diferencia
esses modelos, basicamente, são: o número de pinos, a
quantidade de memória e, por ser de código aberto, algumas
funcionalidades adicionadas pelo seu construtor. Outro fator
importante, é que a placa Arduino suporta a utilização de
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Shields, que são placas que podem ser conectadas ao Arduino,
a fim de estender as suas capacidades, tornando-o capaz de
executar outras tarefas como, por exemplo: acessar a Internet,
controlar motores e comunicação Wi-Fi. A linguagem de
programação utilizada é semelhante ao C++ e um programa
básico para rodar na plataforma necessita de duas funções
básicas que são o “void setup()” que é executado uma única
vez no início do programa com informações gerais sobre
este, e a função “void loop()” que é a função executada
repetidamente pelo microcontrolador.
3.2 Linguagens de Programação
Uma linguagem de programação é um método
padronizado para comunicar instruções para um computador.
É um conjunto de regras sintáticas e semânticas usadas para
definir um programa de computador. C++ é uma linguagem
que deriva do C retendo a maioria das características desta,
porém oferecendo maior suporte à maior quantidade de estilos
de programação, tornando-a mais versátil e flexível (SILVA
FILHO, 2010). O PHP é uma das linguagens orientada objetos
que mais cresce no mundo, e disparadamente a linguagem
mais utilizada para o desenvolvimento Web (DALL’OGLIO,
2015). Java é uma linguagem de programação de uso geral,
extremamente rica e poderosa sendo uma das principais
soluções se tratando de desenvolvimento (COSTA, 2008). Por
ser completa, pode ser utilizada tanto para produção de jogos,
programas corporativos, processamento científico, programas
em rede, entre outros.
3.3 Sistema de Gerenciamento de Banco de Dados
Um sistema de gerenciamento de banco de dados, ou
SGBD, consiste de um software que foi projetado para
auxiliar na manutenção e utilização de vastos conjuntos de
dados. Um SGBD é um “software que incorpora as funções
de definição, recuperação e alteração de dados em um banco
de dados” (HEUSER, 2009, p.15). Seu principal objetivo é
retirar da aplicação cliente a responsabilidade de gerenciar o
acesso, a manipulação e a organização dos dados. O SGBD
disponibiliza uma interface para que seus clientes possam
incluir, alterar ou consultar dados previamente armazenados.
Em bancos de dados relacionais a interface é constituída
pelas APIs (Application Programming Interface) ou drivers
do SGBD, que executam comandos na linguagem SQL
(Structured Query Language).
O MySQL é o banco de dados de código aberto mais
popular do mundo, que possibilita a entrega econômica de
aplicativos de banco de dados confiáveis, de alto desempenho e
escaláveis, com base na Web e incorporados (ORACLE, 2016).
É um SGBD que utiliza a linguagem SQL como interface. É
atualmente um dos bancos de dados mais populares, com mais
de 10 milhões de instalações pelo mundo.
A biblioteca MySQL Connector/Arduino, é a tecnologia
criada para Arduino, para que este possa se conectar a um
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Persistência de Dados no MySQL com Arduino: Uma Proposta Utilizando MySQL Connector / Arduino
banco de dados MySQL. Através desta tecnologia, é possível
conectar o Arduino a um banco de dados MySQL dispensando
o uso de computador intermediário ou Web-Service, e a
comunicação pode ser tanto através da Ethernet Shield quanto
Wi-fi Shield (BELL, 2015).
Comumente, sistemas de automação que necessitam de
persistência de dados utilizam estrutura de três camadas,
onde: existe uma camada de aplicação, uma camada de banco
de dados e uma camada de troca de dados (SILVA, 2015).
A camada de troca de dados é o middleware que intermedia
a comunicação entre as camadas de aplicação e de banco
de dados. Loureiro et al. (2003), ressalta que o middleware
permite que informações adquiridas no canal de sensoriamento
sejam repassadas para a pilha de protocolos de rede, a fim de
serem transmitidos a outro nó. O nó neste caso é o software
que depende da coleta e tratamento de dados através destes
dispositivos externos, e que necessita de uma linguagem
diferente a qual o software utiliza usualmente, sendo assim é
feita a integração das linguagens.
Conforme IBM (2016), o Registro de dados com hardware
e software livre no setor de energia, é realizado com Arduino,
PHP e MySQL. Da plataforma Arduino utiliza-se o Uno
e o Ethernet Shield, o PHP é utilizado como linguagem de
programação do backend para consultar o Arduino e realizar
o armazenamento, e o MySQL foi o SGBD utilizado para
armazenar os dados.
Já no “Desenvolvimento de um Sistema para
Monitoramento Remoto em Centrais de Microgeração
Fotovoltaica” proposto por Halmeman (2014), foram
utilizados o Arduino modelo Duemilanove, comunicação
sem fio e MySQL. A interface de usuário foi desenvolvida em
PHP, enquanto o middleware para coleta e armazenamento de
dados foi escrito em Java.
Para Lu (2014) que trata de do desenvolvimento de um
sistema de aquisição de dados e controle supervisório de
níveis de CO2 em recuperação aprimorada de óleo, os scripts
em PHP possuem duas finalidades que são: prover a interface
para o usuário e persistir na base de dados. Neste projeto foi
utilizado Arduino Yun, WiFi Shield e MySQL.
Observa-se uma singularidade no que diz respeito à
estrutura destes sistemas que utilizam a plataforma Arduino
e armazenamento em base de dados, e, embora amplamente
utilizada, essa arquitetura que utiliza middleware, pode ser
facilmente substituída pela utilização da biblioteca MySQL
Connector/Arduino a fim de facilitar o desenvolvimento
dos sistemas, promovendo redução de tempo e custo. Desta
forma, devolve-se a plataforma sua principal vantagem que é
a facilidade com que pessoas “não técnicas” tem de criar os
seus projetos a partir do básico e em um período relativamente
curto de tempo (MCROBERTS, 2011).
armazenados diretamente na base de dados sem necessidade
de um intermediário. Na Figura 7 é possível visualizar parte
destes registros.
Figura 7: Registros na Base de Dados
Fonte: O autor.
É importante ressaltar que não foram discutidas soluções
semelhantes para outros gerenciadores do mercado como:
Oracle (www.oracle.com), PostgreSQL (www.postgresql.org)
ou SQL Server (www.microsoft.com/SQL) pela inexistência
de bibliotecas que realizassem a comunicação direta com
esses SGBD’s.
4 Conclusão
A utilização da biblioteca, instrumento desta proposta,
é vantajosa ao tornar a tarefa de persistência de dados com
Arduino em uma base MySQL fácil e eficiente, poupando
tempo e recursos, uma vez que não se faz necessário codificar
ou adquirir uma camada intermediária.
Outro fator importante é que as tecnologias utilizadas
são livres e adequadas tanto para o estudo acadêmico como
para projetos comerciais, fazendo com que interessados
possam testar, reprogramar e modelar diversas situações. A
documentação referente à biblioteca é completa e objetiva,
e, embora ainda existam poucos exemplos práticos de sua
utilização baseia-se na característica da plataforma Arduino
na qual usuários com pouco domínio de programações
conseguem realizar tarefas de níveis mais elevados de
complexidade.
Para pesquisas futuras sugere-se o desenvolvimento e
aplicação que realize as quatro operações utilizadas em bases
de dados relacionais – inserção, recuperação, atualização
e remoção, além da utilização de comunicação sem fio em
substituição a cabeada. Além da realização de medidas de
desempenho buscando comprar a utilização da biblioteca com
outras formas de conexão entre o Arduino e o MySQL.
Referências
3.4 Discussão dos dados
ARDUINO. Disponível em: < https://www.arduino.cc/>. Acesso
em: ago. 2016.
Como resultado tem-se uma aplicação totalmente
funcional, onde os valores coletados pelo sensor são
BELL, C. Beginning Sensor Networks with Arduino and
Raspberry Pi. Nova Iorque: Springer, 2015.
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Rev. Cienc. Exatas Tecnol., v. 11, n. 11, p. 101-105, 2016
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ROSÁRIO, J.M. Robótica industrial I: modelagem, utilização e
programação. São Paulo: Baraúna, 2010.
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